在非常年輕的宇宙中，在獲得足夠能量的高溫條件下，不僅粒子和光子可以自發產生，而且反粒子和不穩定粒子也可以產生。然而，即使在這些條件下，也只能出現少數特定的狀態或粒子。宇宙是由什麼組成的？在基本層面上，答案很簡單：粒子和場。例如，構成人類、地球和所有恆星的物質類型都是標準模型中的已知粒子。暗物質理論上是粒子，而暗能量理論上是空間本身固有的場。但是所有存在的粒子，其本質的核心，都只是激發態量子場本身。到底是什麼賦予了它們這些性質？如果將粒子的特性建模為各種獨立場的激勵，那麼是什麼導致這些激勵波一起運動呢?這些波下真的存在某種粒子實體嗎?
換句話說，是什麼使粒子具有它所具有的特性?
標準模型中的粒子和反粒子現在都已被直接探測到，而最後一個沒有被探測到的希格斯玻色子，是本世紀初在大型強子對撞機上落下的粒子。所有這些粒子都可以在大型強子對撞機的能量下產生，粒子的質量會產生基本常數。這些粒子可以用量子場理論的物理原理很好地描述、這些粒子的特徵似乎是與生俱來的。所有相同類型的粒子，包括電子、介子、上夸克等等，在某種程度上是無法彼此區分的。它們都有許多其他同類型粒子所共有的特性，包括：質量、電荷、弱荷、自旋、顏色、重子數、輕子數和更多。有些粒子的值為0，其他的幾乎都有非零的值。但不知何故，每一個存在的粒子都包含了所有這些特殊的內在屬性，它們被束縛在一個單一穩定的「量子態」的粒子中。
宇宙中基本粒子的剩餘質量決定了它們可以在什麼時候及什麼條件下被創造出來。粒子質量越大，在早期宇宙中自發形成需要的時間就越少。粒子、場和時空的性質都是描述宇宙所必需的。宇宙中存在著各種各樣的場。比如希格斯場，它是一個量子場，滲透到整個空間。電磁場和色電荷場也是基本的量子場。
場在空間中無處不在，即使沒有粒子存在。場本質上是量子的，這意味著它有一個能量最低的狀態，我們稱之為零點能量，它的值可能為零，也可能不為零。在空間和時間的不同位置，場的值會波動，就像所有量子場一樣。就我們所知，量子宇宙有其基本的不確定性。
量子場論計算的可視化，顯示量子真空中的虛粒子。即使在真空中，這種真空能量也是非零的，但是沒有特定的邊界條件，單個粒子的性質就不會受到約束。如果一切都是場，那麼什麼是粒子？粒子是量子場的激發。換句話說，這些量子場不是處於最低能量或零點狀態，而是處於某些高能量狀態。
以上討論的量子場無處不在，但是粒子並不是同時存在於所有地方。相反，它們是局部的，或局限於空間的特定區域。
最簡單的形象化方法是設置一些邊界條件，空間的某個區域可以與純真空不同。
在經典力學(A)和量子力學(B-F)中，一個粒子在無限方阱中的軌跡。在(A)中，粒子以恆定速度運動，前後彈跳。在(B-F)中，給出了具有相同幾何形狀和電勢的時變薛丁格方程的波函數解。橫軸表示位置，縱軸表示波函數的實部(藍色)和虛部(紅色)。在前量子宇宙圖景中，粒子僅僅是點而已，是具有一系列屬性的個體實體。但是在量子宇宙中，必須用波函數來代替粒子，波函數是用一組概率參數來代替經典量，比如「位置」或「動量」。
與粒子相關的一些性質是連續的，比如位置，而另一些則是離散的。離散粒子是最有趣的基本粒子性質，因為它們只能取特定的值，這些值是由宇宙設定的特徵條件定義的。
吉他弦本身可以以無限的振動模式振動，對應於一組不受約束的聲音。但是通過限制弦的厚度、所承受的張力以及振動部分的有效長度，只有一組特定的音符可以出現。這些「邊界條件」與可能的輸出集是不可分割的。在吉他上有六根不同厚度的弦，我們可以把厚度看作弦的基本屬性。如果只有這些弦而沒有吉他，這些弦就有無數種不同的振動方式。
但是吉他並不能提供無限的可能性。這些弦存在邊界條件：
每根弦的有效長度受起點和終點的限制。可能的激勵數量受指板上的琴格位置的限制。振動模態受到幾何和泛音音樂的限制。發出的聲音受到每根弦張力的限制。這些屬性是由每個吉他的大小、弦屬性和調音唯一決定的。
拉格朗日標準模型是封裝了粒子和相互作用的標準模型。它有五個獨立的部分：膠子(1)、弱玻色子(2)、物質如何與弱力和希格斯場相互作用(3)、幽靈粒子減去希格斯場冗餘(4)、影響弱交互冗餘的法代夫-波波夫幽靈重影(5)，不包括中微子質量。在標準模型粒子的情況下，也有一組有限的可能性。它們起源於一種特定類型的量子場理論：規範場論。規範場論在一系列的變換下是不變的，所以物理定律在這些變換下也應該是不變的。
標準模型來自於量子場理論，該理論由三個緊緊聯繫在一起的部分組成：
SU(3)，一組由3×3的矩陣，描述強相互作用。SU(2)，一組由2×2矩陣，描述了弱相互作用。U(1)，又稱為圓群，由絕對值為1的所有複數組成，描述了電磁相互作用。
則SU(3)×SU(2)×U(1)就是標準模型。
此圖顯示了標準模型的結構。它描述了標準模型中的所有粒子，包括它們的字母名稱、質量、自旋、旋向性、電荷以及與規範玻色子的相互作用。它還描述了希格斯玻色子的作用，以及電弱對稱破缺的結構，說明了希格斯真空期望值是如何破缺電弱對稱以及剩餘粒子的性質是如何改變的。標準模型不僅僅是一組物理定律，還提供了眾所周知的邊界條件來描述可能存在的粒子的光譜。因為標準模型不是由一個單獨的量子場構成，而是由所有基本的量子場共同作用而成，所以最終得到的粒子光譜具有一組固定的性質。
每個粒子都對應於宇宙中所有以特定方式激發的基本量子場，它們與所有的場耦合，這決定了它們的粒子屬性，比如質量、電荷、顏色、弱荷、輕子數、重子數和自旋。
標準模型給出了費米子場，它對應於物質粒子；還有玻色子場，它對應於載力粒子及希格斯粒子。
標準模型是在考慮了一組對稱性的情況下建立的，這些對稱性打破的特定方式決定了允許粒子的光譜。要確定粒子屬性的具體值，還需要基本常數。
粒子物理學的標準模型解釋了四種力中的三種，其中重力除外，還解釋了發現的全部粒子以及它們之間的所有相互作用。是否有額外的粒子和相互作用？這是一個有爭議的話題，只有當人們探索過已知的能量邊界，才能知道答案。那麼如何得到具有這些性質的量子粒子呢?
根據量子場論定律，這個定律描述了能被激發到不同特徵態的場。根據標準模型的數學結構，它規定了場的允許組合。根據基本常數，它們為每個允許的組合提供特定屬性的值，即每個粒子的屬性。也許還有更多。
標準模型可以很好地描述現實，但不能解釋一切。它不能解釋暗物質或暗能量，也解釋不了物質-反物質不對稱的起源以及基本常數值背後的原因。